平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术

PLC（光分路器）技术以及制作工艺大全PLC更广为人知的是在电子技术领域，它是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称。

在光通信技术领域，PLC是平面光路（Planar Lightwave Circuit）的简称，它是基于集成光学技术制备的各种光波导结构，在技术上，可实现的功能性器件有方向耦合器DC、Y分支器、多模干涉耦合器MMI、阵列波导光栅AWG、光学梳状滤波器ITL、马赫-增德尔MZ电光调制器、热光可调衰减器TO-VOA、热光开关TO-SW等。

在光通信产业界，得到广泛应用的PLC器件主要有光分路器、AWG、MZ电光调制器、TO-VOA等，其中光分路器是基于Y分支串并联实现的分光器件，比如一个1×16端口的光分路器，需要15个Y 分支器。

AWG是一种1×N端口器件，它可以将输入的数十个波长分开到不同输出端口。

基于铌酸锂光波导制备的MZ调制器，是目前最主流的调制器方案；而硅光调制器技术业已发展成熟，成为50G以上高速调制器的首选方案。

基于PLC技术的TO-VOA与AWG结合，构成具备信道均衡功能的波分复用/解复用器VMUX模块。

基于PLC技术、得到广泛应用的光通信器件有多种，但是在产业界，PLC通常指的是光分路器，它是一种在FTTH网络中应用最多的光无源器件。

在2000年的互联网泡沫之后，光通信产业进入萧条期；2004年左右，在应用场景还没出现的情况下，日本率先将FTTH作为基础设施进行投资建设；2008年后随着中国的加入，FTTH建设在2012年左右达到高峰。

FTTH通常采用无源光网络PON，其核心就是PLC光分路器，在各种商业楼宇和住宅中被广泛敷设。

在生活体验中，离我们最近的就是，入户调制解调器的“猫”尾巴，由早期的双绞线升级至目前的光纤跳线，就是引自PLC光分路器的一个端口，光纤入户通常能支持100-200M的网速，这比电缆所能支持的4M传输速率高得多。

PLC（平面光波导技术）详细资料大全
PLC是英文Planar Lighave Circuit的缩写，翻译成中文为：平面光波导（技术）。

所谓平面光波导，也就是说光波导位于一个平面内。

基本介绍
•中文名：平面光波导
•外文名：Planar Lighave Circuit
•缩写：PLC
•PLC分路器：用二氧化矽做的
•PLC技术：涉及的材料非常广泛
正如大家所熟悉的单层电路板，所有电路都位于基板的一个平面内一样。

因此，PLC是一种技术，它不是泛指某类产品，更不是分路器！我们最常见的PLC分路器是用二氧化矽（SiO2）做的，其实PLC 技术所涉及的材料非常广泛，如玻璃/二氧化矽（Quartz/Silica/SiO2）、铌酸锂（LiNbO3）、III-V族半导体化合物（如InP,GaAs等）、绝缘体上的矽（Silicon-on-Insulator,SOI/SIMOX）、氮氧化矽（SiON）、高分子聚合物（Polymer）等。

基于平面光波导技术解决方案的器件包括：分路器（Splitter）、星形耦合器（Star coupler）、可调光衰减器（Variable Optical Attenuator,VOA）、光开关（Optical switch）、光梳（Interleaver）和阵列波导光栅（Array Waveguide Grating,AWG）等。

根据不同套用场合的需求（如回响时间、环境温度等），这些器件可以选择不同的材料体系以及加工工艺制作而成。

值得一提的是，这些器件都是光无源器件，并且是独立的。

他们之间可以相互组合，或者和其他有源器件相互组合，能构成各种不同功能的高端器件。

平面光波导的制备与测试技术光通信作为一种高速、大容量的通信方式，在现代通信领域中扮演着重要角色。

而平面光波导作为光通信中的核心组件之一，其制备与测试技术的发展对于提高光通信的性能和可靠性起着至关重要的作用。

一、平面光波导的制备技术平面光波导的制备过程主要包括材料选择、器件设计和加工工艺三个环节。

首先，材料选择是平面光波导制备的基础。

常见的平面光波导材料有硅(Si)、氧化硅(SiO2)、聚合物等。

硅是一种优良的基底材料，具有优异的光学和电子特性，被广泛应用于平面光波导的制备。

而氧化硅和聚合物则具有较好的光学特性和加工性能，适用于一些特殊需求的光波导器件。

其次，器件设计是平面光波导制备的核心。

器件设计主要包括平面光波导核心层的宽度、厚度等参数的确定，以及相应的布线规则。

平面光波导的核心层应保证光的传输效果，一般会采用较薄的材料。

此外，根据需要，还可以设计一些附加的结构，如激光器、光电探测器等。

最后，加工工艺是平面光波导制备的关键。

平面光波导的加工工艺主要包括光刻、湿法刻蚀、干法刻蚀和热压等步骤。

光刻是通过光干涉技术制备光刻胶阻隔层的过程，湿法刻蚀和干法刻蚀则用来刻蚀材料，以形成平面光波导结构。

热压则用来固定光波导结构与衬底之间的粘合。

二、平面光波导的测试技术平面光波导的测试技术对于确保器件的性能和可靠性至关重要。

首先，常见的平面光波导测试技术包括波导特性测试和光输出功率测试。

波导特性测试主要关注光波导的传输性能，包括驻波比、插损、耦合效率等参数的测量。

光波导可以通过光纤器件的耦合测试来评估光纤与光波导之间的传输效果。

而光输出功率测试则用来评估光波导器件的输出性能，可以通过光功率计等仪器进行测量。

其次，光波导对环境的敏感性和稳定性也需要进行测试。

在实际应用中，光波导往往会受到温度、湿度等环境因素的影响，因此需要对其在不同环境条件下的性能进行测试。

常见的测试方法包括温度循环、湿度暴露和振动测试等。

最后，平面光波导的可靠性测试是评估其在长期使用中的性能和稳定性的关键。

平面波导型光分路器一、什么是平面波导型光分路器？平面波导型光分路器（Planar Lightwave Circuit, PLC）是一种基于光波导技术的光学器件，用于将一个输入端口的光信号分成多个输出端口。

它是一种集成度高、尺寸小、损耗低、稳定性好的光学器件，被广泛应用于通信系统中。

二、平面波导型光分路器的结构平面波导型光分路器由三个部分组成：输入端口、输出端口和波导网络。

其中，输入端口是将外界的信号引入到器件中；输出端口则是将信号从器件中输出；而波导网络则是将输入信号按照特定的比例分配到不同的输出端口上。

三、平面波导型光分路器的工作原理平面波导型光分路器的工作原理基于多模干涉(Multimode Interference, MMI)效应。

当一个单模传输线(如单模光纤)与一个MMI耦合时，由于传输线上只有一个传播模式，在MMI内部会产生多个等效模式，这些等效模式之间会发生相互干涉，从而实现对输入信号进行分配。

四、平面波导型光分路器的优点1. 集成度高：平面波导型光分路器可以集成在光芯片上，与其他光学器件组成复杂的系统，从而实现高度集成化。

2. 尺寸小：由于采用了微纳加工技术，平面波导型光分路器的尺寸非常小，可以满足高密度封装的需求。

3. 损耗低：平面波导型光分路器采用了低损耗材料和优化的结构设计，使其损耗非常低。

4. 稳定性好：平面波导型光分路器采用了可靠的制造工艺和优化的结构设计，使其具有很好的稳定性和可靠性。

五、平面波导型光分路器的应用1. 光通信系统中：平面波导型光分路器被广泛应用于WDM系统、OLT/ONT、PON等领域。

2. 光传感领域中：平面波导型光分路器可以应用于温度、压力、形变等量测领域。

3. 生物医学领域中：平面波导型光分路器可以应用于生物传感、医学诊断等领域。

六、平面波导型光分路器的发展趋势1. 高速化：随着通信技术的不断发展，对于平面波导型光分路器的速度要求也越来越高。

2. 集成化：未来平面波导型光分路器将更加集成化，可以与其他器件组成更加复杂的系统。

平面波导技术及器件发展动态2004-08-22吴国锋中国电子科技集团第34研究所摘要本文介绍了平面波导技术及器件的发展情况，并概要指出了平面波导光器件的市场前景和发展方向。

关键词PLC、Polymer、InP、AWG1概述光波导是集成光学重要的基础性部件，它能将光波束缚在光波长量级尺寸的介质中，长距离无辐射的传输。

平面波导型光器件，又称为光子集成器件。

其技术核心是采用集成光学工艺根据功能要求制成各种平面光波导，有的还要在一定的位置上沉积电极，然后光波导再与光纤或光纤阵列耦合，是多类光器件的研究热点。

2技术种类按材料可分为四种基本类型：铌酸锂镀钛光波导、硅基沉积二氧化硅光波导、InGaAsP/InP光波导和聚合物（Polymer）光波导。

LiNbO3晶体是一种比较成熟的材料，它有极好的压电、电光和波导性质。

除了不能做光源和探测器外，适合制作光的各种控制、耦合和传输元件。

铌酸锂镀钛光波导开发较早，其主要工艺过程是：首先在铌酸锂基体上用蒸发沉积或溅射沉积的方法镀上钛膜，然后进行光刻，形成所需要的光波导图形，再进行扩散，可以采用外扩散、内扩散、质子交换和离子注入等方法来实现。

并沉积上二氧化硅保护层，制成平面光波导。

该波导的损耗一般为0.2-0.5dB/cm。

调制器和开关的驱动电压一般为10V 左右；一般的调制器带宽为几个GHz，采用行波电极的LiNbO3光波导调制器，带宽已达50GHz以上。

硅基沉积二氧化硅光波导是20世纪90年代发展起来的新技术，主要有氮氧化硅和掺锗的硅材料，国外已比较成熟。

其制造工艺有：火焰水解法（FHD）、化学气相淀积法（CVD，日本NEC公司开发）、等离子增强CVD法（美国Lucent公司开发）、反应离子蚀刻技术RIE多孔硅氧化法和熔胶－凝胶法（Sol-gel）。

该波导的损耗很小，约为0.02dB/cm。

基于磷化铟（InP）的InGaAsP/InP光波导的研究也比较成熟，它可与InP基的有源与无源光器件及InP基微电子回路集成在同一基片上，但其与光纤的耦合损耗较大。

平面光波导（PLC）分路器封装技术平面光波导（PLC）分路器封装技术随着光纤通讯产业的复苏以及FTTX的发展，光分路器（Splitter）市场的春天也随之到来。

目前光分路器主要有两种类型：一种是采用传统光无源器件制作技术（拉锥耦合方法）生产的熔融拉锥式光纤分路器；另一种是采用集成光学技术生产的平面光波导（PLC）分路器。

PLC分路器是当今国内外研究的热门，具有很好的应用远景，然而PLC分路器的封装是制造PLC分路器中的难点。

PLC分路器内部结构。

PLC分路器的封装是指将平面波导分路器上的各个导光通路（即波导通路）与光纤阵列中的光纤逐一对准，然后用特定的胶（如环氧胶）将其粘合在一起的技术。

其中PLC分路器与光纤阵列的对准精确度是该项技术的关键。

PLC分路器的封装涉及到光纤阵列与光波导的六维紧密对准，难度较大。

当采用人工操纵时，其缺点是效率低，重复性差，人为因素多且难以实现规模化的生产等。

PLC分路器实物照片。

PLC分路器的制作PLC分路器采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。

光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1、1等分路；然后，在芯片两端分别耦合输进端以及输出真个多通道光纤阵列并进行封装。

其内部结构和实物照片分别如图1、2所示。

与熔融拉锥式分路器相比，PLC分路器的优点有：（1）损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。

（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。

（3）结构紧凑，体积小，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需留出很大的安装空间。

（4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。

（5）多路本钱低，分路数越多，本钱上风越明显。

同时，PLC分路器的主要缺点有：（1）器件制作工艺复杂，技术门槛较高，目前芯片被国外几家公司垄断，国内能够大批量封装生产的企业很少。

（2）相对于熔融拉锥式分路器本钱较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。

PLC分路器封装技术PLC分路器的封装过程包括耦合对准和粘接等操纵。